Cómo utilizar sabiamente la energía solar
La energía solar es la energía generada por la reacción continua de fusión nuclear de las manchas solares en el interior o en la superficie del sol. La intensidad media de la radiación solar en la órbita terrestre es de 1367w/㎡. La circunferencia del ecuador terrestre es de 40.000 kilómetros y se puede calcular que la energía obtenida por la Tierra puede alcanzar los 173.000 TW. La intensidad máxima estándar al nivel del mar es de 1 kw/m2, y la intensidad de radiación anual promedio de 24 horas en un determinado punto de la superficie terrestre es de 0,20 kW/m2, lo que equivale a 102.000 TW de energía. La humanidad depende de estas fuentes de energía para sobrevivir, incluidas todas las demás formas de energía renovable (excepto la energía geotérmica). Aunque la cantidad total de recursos de energía solar equivale a más de 10.000 veces la energía que utilizan actualmente los humanos, la densidad energética de la energía solar no es suficiente. Estas características de la energía solar limitarán su papel en todo el sistema energético integrado. Aunque la energía irradiada por el sol a la atmósfera terrestre es sólo 2.200 millones de veces su energía de radiación total, llega a 173.000 tw, lo que significa que la energía irradiada por el sol a la Tierra por segundo equivale a 5 millones de toneladas de carbón.
Colector solar
La instalación del calentador de agua solar generalmente incluye otras partes del colector solar, el tanque de almacenamiento de agua, las tuberías y la bomba de agua. Además, durante el invierno, se necesitan intercambiadores de calor, tanques de expansión y unidades de generación de energía en caso de que la central eléctrica no pueda suministrar energía. El colector solar es un dispositivo de un sistema solar térmico que recibe la radiación solar y transfiere calor al medio de transferencia de calor. Según el medio de transferencia de calor, se puede dividir en colector de líquido y colector de aire. Según el método de iluminación, se puede dividir en dos tipos: tipo concentrador y tipo condensación. También existen captadores de vacío: los buenos captadores solares duran entre 20 y 30 años. A partir de 1980, los colectores producidos debían mantenerse durante 40 a 50 años con muy poco mantenimiento.
Sistemas solares de calentamiento de agua
La aplicación más extendida de la energía solar en sus inicios era calentar agua. Actualmente existen millones de dispositivos solares para calentar agua en todo el mundo. Los componentes principales de un sistema solar de agua caliente incluyen colectores, tanques de almacenamiento de agua y tuberías de circulación. Además, pueden existir dispositivos auxiliares de energía (como calentadores eléctricos, etc.) para suministrar cuando no hay luz solar, y también pueden existir dispositivos de circulación forzada de agua para controlar el nivel del agua o la temperatura de componentes y tuberías eléctricos. conectado a la carga. Según el método de circulación, los sistemas solares de agua caliente se pueden dividir en dos tipos:
1. Circulación natural:
Este tipo de caja de almacenamiento se coloca encima del colector. El agua se calienta mediante la radiación solar en el colector y la temperatura aumenta, lo que hace que la temperatura del agua en el colector y en el tanque de almacenamiento de agua sea diferente, lo que resulta en una diferencia de densidad, generando así flotabilidad. Este fenómeno de termosifón promueve el flujo natural de agua en el tanque de extracción y colector de agua. El caudal de agua es directamente proporcional a la cantidad de energía solar absorbida por el colector en función de su relación con la diferencia de densidad. Este tipo ha sido muy utilizado porque no requiere circulación de agua y su mantenimiento es muy sencillo.
2. Circulación forzada:
El sistema de agua caliente utiliza agua para circular entre el colector y el tanque de almacenamiento de agua. Cuando la temperatura del agua en la parte superior del colector es unos pocos grados más alta que la temperatura del agua en el fondo del tanque de almacenamiento, el dispositivo de control hace que el agua fluya. Hay una válvula de retención en la entrada de agua para evitar que el agua regrese del colector durante la noche y provoque una pérdida de calor. El caudal de este tipo de sistema de agua caliente se conoce (porque se conoce el caudal del agua), por lo que el rendimiento se puede predecir fácilmente y se puede calcular la cantidad de agua caliente suministrada durante un período de tiempo determinado. Por ejemplo, bajo las mismas condiciones de diseño, tiene la ventaja de obtener una temperatura del agua más alta que el método de circulación natural, pero debido a que se debe utilizar agua, existen problemas como agua y electricidad, mantenimiento (como fugas de agua, etc.) . ) y dispositivos de control intermitentes, que pueden dañar fácilmente el agua. Por lo tanto, excepto para grandes sistemas de agua caliente u ocasiones que requieran altas temperaturas del agua, se suelen utilizar calentadores de agua de circulación forzada.
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El uso de energía solar para calentar habitaciones en invierno se ha utilizado en muchas regiones frías durante muchos años. Debido a que la temperatura en las zonas frías es muy baja en invierno, es necesario disponer de equipos de calefacción en el interior. Si quieres ahorrar mucho consumo de energía fósil, prueba a aplicar calor radiante solar. La mayoría de los invernaderos solares utilizan sistemas de agua caliente y algunos también utilizan sistemas de aire caliente. El sistema de invernadero solar consta de colectores solares, dispositivos de almacenamiento térmico, sistemas de energía auxiliar y sistemas de ventiladores de invernadero interiores. El proceso consiste en la conducción del calor por radiación solar, almacenando energía térmica a través del fluido de trabajo en el colector y luego suministrando calor a la habitación. La fuente de calor auxiliar se puede instalar en el dispositivo de almacenamiento térmico, directamente en la habitación o entre el dispositivo de almacenamiento térmico y la habitación. Por supuesto, la energía térmica también se puede aplicar directamente a un diseño de invernadero con calefacción directa sin almacenamiento dual de calor, o la energía solar se puede usar directamente para la generación de energía termoeléctrica o fotoeléctrica, y luego la habitación se puede calentar o se puede usar como invernadero a través del dispositivo de calefacción de la sala de refrigeración y calefacción. El sistema de invernadero más comúnmente utilizado es un dispositivo de calentamiento de agua solar, que introduce agua caliente en un dispositivo de almacenamiento térmico (sistema de almacenamiento térmico sólido, líquido o de cambio de fase) y luego impulsa el aire interior o exterior a este dispositivo de almacenamiento térmico para absorber el calor a través de un ventilador, y luego usa este El aire caliente se transporta a la habitación u otro líquido fluye hacia el dispositivo de almacenamiento térmico para absorber el calor. Cuando el fluido caliente fluye hacia la habitación, el ventilador sopla el aire caliente hacia la habitación. , logrando así el efecto de calentamiento de la habitación.
Generación de energía solar
Es decir, la energía solar se convierte directamente en energía eléctrica, y la energía eléctrica se almacena en un condensador y se utiliza cuando es necesario.
Sistema de generación de energía solar fuera de la red
El sistema de generación de energía solar fuera de la red incluye 1 y un controlador solar (controlador fotovoltaico y controlador híbrido eólico-solar) para regular y controlar la energía eléctrica generada. Por un lado, la energía ajustada se envía a la carga de CC o CA y, por otro lado, el exceso de energía se envía a la batería para su almacenamiento.
Cuando la energía generada no puede satisfacer la demanda de la carga, el controlador solar entrega la energía de la batería a la carga. Una vez que la batería esté completamente cargada, el controlador debe controlar que la batería no se sobrecargue. Cuando se libera la electricidad almacenada en la batería, el controlador solar debe controlar que la batería no se descargue excesivamente para protegerla. Cuando el rendimiento del controlador no es bueno, afectará en gran medida la vida útil de la batería y, en última instancia, la confiabilidad del sistema. 2. La tarea del conjunto de células solares es almacenar energía para garantizar que la carga utilice electricidad durante la noche o en días lluviosos. 3. El inversor solar es responsable de convertir CC en corriente alterna para uso de cargas de CA. El inversor solar es el componente central del sistema de generación de energía eólica fotovoltaica. Debido a las áreas de mantenimiento relativamente atrasadas, remotas y difíciles, para mejorar el rendimiento general del sistema de generación de energía eólica fotovoltaica y garantizar el funcionamiento estable a largo plazo de la central eléctrica, se imponen altos requisitos a la confiabilidad del inversor. Además, debido al alto coste de la generación de energía nueva, el funcionamiento eficiente de los inversores solares también es importante.
Las principales categorías de productos de sistemas de generación de energía solar fuera de la red son A, módulos fotovoltaicos B, turbina eólica C, controlador D, batería E, inversor F, control de generación de energía eólica/fotovoltaica y energía integrada con inversor. suministrar.
Sistema de generación de energía solar conectado a la red
El sistema de generación de energía conectado a la red de energía renovable retroalimenta directamente la energía renovable generada por paneles fotovoltaicos, turbinas eólicas y pilas de combustible a través de la red. Inversor conectado a la red eléctrica, un sistema de generación de energía que no requiere almacenamiento de energía en baterías.
Debido a que la energía eléctrica ingresa directamente a la red, no es necesario configurar una batería, lo que elimina el proceso de almacenamiento y descarga de energía de la batería. Puede aprovechar al máximo la energía eléctrica generada por energía renovable. reducir la pérdida de energía y reducir los costos del sistema. El sistema de generación de energía conectado a la red puede utilizar energía municipal y energía renovable en paralelo como suministro de energía para cargas de CA locales para reducir la tasa de escasez de energía de todo el sistema. Al mismo tiempo, el sistema de energía renovable conectado a la red puede desempeñar un papel de reducción de picos en la red eléctrica pública. Los sistemas de generación de energía conectados a la red son la dirección del desarrollo de la generación de energía solar y eólica y representan la tecnología de utilización de energía más atractiva del siglo XXI.
Las principales categorías de productos de sistemas de generación de energía solar conectados a la red son A, inversores fotovoltaicos conectados a la red B, pequeños inversores conectados a la red de turbinas eólicas C, grandes convertidores de turbinas eólicas (convertidores de doble alimentación, potencia completa convertidor).
Los métodos básicos de utilización de la energía solar se pueden dividir en las siguientes cuatro categorías.
(1) Utilización fototérmica
La idea básica es recolectar la energía de la radiación solar y convertirla en energía térmica mediante la interacción con la materia para su utilización. [3] Actualmente, existen tres colectores solares más utilizados: colectores de placa plana, colectores de tubos de vacío y colectores de enfoque. En términos generales, según las diferentes temperaturas que se pueden alcanzar y los usos, la utilización de la energía solar fototérmica se puede dividir en utilización de baja temperatura (<200 ℃), utilización de temperatura media (200-800 ℃) y utilización de alta temperatura (>800 ℃). ℃). En la actualidad, la utilización de baja temperatura incluye principalmente calentadores de agua solares, secadores solares, destiladores solares, salas solares, invernaderos solares, sistemas solares de aire acondicionado y refrigeración, etc. La utilización de temperatura media incluye principalmente cocinas solares y dispositivos concentradores de generación de energía solar térmica, y la utilización de alta temperatura incluye principalmente hornos solares de alta temperatura.
(2) Generación de energía solar
En el futuro, la utilización a gran escala de la energía solar se utilizará para generar electricidad. Hay muchas formas de generar electricidad a partir del sol. Actualmente, existen principalmente dos tipos que resultan prácticos:
①Conversión luz-calor-electricidad. Es decir, la energía térmica generada por la radiación solar se utiliza para generar electricidad. Generalmente, los colectores solares se utilizan para convertir la energía térmica absorbida en vapor fluido de trabajo, y luego el vapor impulsa una turbina de gas para impulsar un generador para generar electricidad. El primer proceso es conversión fototérmica y el segundo proceso es conversión termoeléctrica.
②Conversión fotoeléctrica. Su principio básico es convertir directamente la energía de la radiación solar en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico, y su dispositivo básico es una célula solar.
(3) Utilización fotoquímica
Este es un método de conversión fotoquímica que utiliza la energía de la radiación solar para descomponer directamente el agua y producir hidrógeno.
(4) Utilización fotobiológica
El proceso de conversión de la energía solar en biomasa se consigue mediante la fotosíntesis de las plantas. En la actualidad, se encuentran principalmente plantas de rápido crecimiento (como los bosques leñeros), cultivos oleaginosos y macroalgas.
Explicación de Términos Solares (chino e inglés)
Matriz o conjunto fotovoltaico.
Los paneles solares se conectan en serie o en paralelo formando una matriz.
Diodo de bloqueo
Se utiliza para evitar el flujo de corriente inversa. En un conjunto de paneles de energía, se utilizan diodos de estrangulamiento para evitar el flujo de corriente hacia uno o varios paneles de energía defectuosos o en sombra (o una serie de paneles solares). Por la noche o durante periodos de baja corriente, se utiliza para evitar el flujo de corriente desde la batería a la matriz del panel fotovoltaico. "
El equilibrio del sistema fotovoltaico.
Los componentes del sistema de generación de energía fotovoltaica distintos de la matriz del panel de generación de energía, como interruptores, instrumentos de control, equipos de control de temperatura de la fuente de alimentación. , estructuras de soporte de matriz y componentes de almacenamiento de energía, etc.
Diodo de derivación
Es un diodo conectado en paralelo con el panel fotovoltaico para proporcionar otra ruta para el flujo de corriente cuando el panel fotovoltaico se bloquea o falla.
Panel Fotovoltaico (Batería) (Batería Fotovoltaica)
El componente más pequeño de un panel solar
Monitor/Medidor de Carga)
Mide la intensidad de la corriente. Dispositivo, amperímetro.
Regulador de carga (regulador de carga)
“Un dispositivo para controlar la velocidad de carga y/o el estado de carga de un Batería, conectada entre la matriz del panel fotovoltaico y el paquete de baterías.
”
Componentes (componentes)
se refiere a otros equipos necesarios para construir un sistema de generación de energía solar.
Convertidor CA CC
Convierte Alimentación CA Dispositivo que convierte la electricidad en corriente continua.
Cristal (cristal)
Tiene una estructura atómica repetitiva tridimensional
Corriente continua (DC)
Una de las dos formas de corriente eléctrica, utilizada a menudo en objetos que funcionan con baterías, como radios, automóviles, portátiles, teléfonos móviles, etc.
Estructuras desordenadas
Reducir y eliminar las limitaciones de la red cristalina, proporcionando nuevos grados de libertad que permiten colocar otros elementos en un espacio multidimensional y permitirles interactuar de formas sin precedentes. Esta tecnología aplica irregularidades en su posición, movimiento y composición. Los nuevos entornos locales determinan las propiedades físicas, electrónicas y químicas de estos materiales, lo que permite sintetizar nuevos materiales con mecanismos novedosos >
Fotovoltaica conectada a la red (Grid-tied photovoltaic)
Es. un sistema de generación de energía fotovoltaica que proporciona energía a la red a través de paneles fotovoltaicos. Estos sistemas pueden ser operados por compañías de suministro de energía o edificios individuales.
p>Convertidor CC CA (inversor)
Dispositivo que convierte corriente continua en corriente alterna.
Kilovatios
1000 vatios, normalmente una bombilla requiere de 40 a 100 vatios de electricidad.
Megavatios (megavatio). )
1 millón de vatios
Paneles fotovoltaicos (módulos - fotovoltaicos)
Las células fotovoltaicas están conectadas en serie para formar un panel de generación de energía
Ovsinsky
[Nombrado así por la combinación de S.R. Ovsinsky (fundador de United Solar) y Electronics] - el término utilizado para describir nuestros materiales, productos y tecnologías únicos
El efecto Ovsinski. (Efecto Ovsinski)
Una película especial similar al vidrio en un tamaño muy pequeño. El efecto de cambiar de no conductor a semiconductor bajo la influencia del voltaje.
Método de conexión en paralelo.
Este método de conexión mantiene el voltaje sin cambios, pero la corriente aumenta varias veces.
Función de salida máxima (potencia máxima)
La salida de energía máxima de. una célula fotovoltaica durante un periodo de tiempo (normalmente de 10 a 30 segundos).
La energía luminosa se convierte directamente en energía eléctrica
Célula fotovoltaica (célula fotovoltaica)
<. p>Un material semiconductor que ha sido procesado especialmente para convertir la radiación solar en energía eléctrica.Proceso de rollo a rollo
El proceso de convertir continuamente un rollo completo de piezas básicas en. un rollo completo de productos
Conexión en serie
Métodos de conexión de duplicación de voltaje y corriente constante
Energía solar (energía solar)
Solar. colector de energía (colector de energía solar)
De Dispositivo que capta la energía luminosa o térmica del sol. Los colectores solares térmicos se utilizan en sistemas solares de calentamiento de agua (normalmente en hogares), mientras que los colectores fotovoltaicos se utilizan en sistemas de generación de energía solar.
Calefacción solar (calefacción solar)
Tecnología o sistema que utiliza la energía solar térmica para generar electricidad. Los colectores solares térmicos se utilizan en sistemas solares de calentamiento de agua (normalmente en hogares), mientras que los colectores fotovoltaicos se utilizan en sistemas de generación de energía solar.
Módulos solares de generación de energía solar o paneles solares.
Algunos paneles solares están formados por unidades de paneles solares.
Eficiencia de conversión de energía estable (eficiencia de conversión de energía estable)
La relación a largo plazo entre la producción de energía y la entrada de energía luminosa.
Sistemas, sistemas balanceados
"Los sistemas de generación de energía solar incluyen conjuntos de paneles fotovoltaicos y otros componentes y pueden usarse en hogares e instalaciones comerciales que requieren energía de corriente continua o alterna controlable". /p>
Película delgada
Una fina capa de material formada sobre un sustrato.
Voltio (voltio)
Unidad de fuerza electromotriz. Puede pasar una corriente de un amperio a través de una resistencia de un ohmio.
Voltaje (voltaje)
La magnitud del potencial eléctrico.
Voltímetro (voltímetro)
Un dispositivo para medir voltaje.
Vatios
Grado de potencia que se mide multiplicando el voltaje por la corriente.